水聲傳感器-執(zhí)行器網(wǎng)絡中區(qū)域覆蓋與目標監(jiān)測研究.pdf

1、隨著世界各國對發(fā)展海洋經(jīng)濟和海洋區(qū)域監(jiān)控的日益重視，水聲傳感器網(wǎng)絡（Underwater Acoustic Sensor Networks,UASN）的研究越來越受重視，而構建一種具有低成本、高可靠性的水聲傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡（Underwater Acoustic Sensor and Actor Networks,UASANs）成為可能?？紤]水下環(huán)境復雜、通信連通性弱及目標易入侵的特點，本文主要對UASANs的區(qū)域覆蓋及目標監(jiān)測問題進

2、行研究，通過設計低成本高效率的部署策略，更好的提高水下網(wǎng)絡的通信連通性、覆蓋率及安全性。具體研究工作如下：
　?。?）針對水下網(wǎng)絡動態(tài)性強、通信連通性弱及覆蓋效果差的問題，提出了基于最小加權剛性動態(tài)覆蓋策略。文中引入拉格朗日流函數(shù)模型模擬水流運動，基于最優(yōu)剛性圖配合移動執(zhí)行器實現(xiàn)對UASANs結構的動態(tài)覆蓋部署及網(wǎng)絡優(yōu)化，使得網(wǎng)絡中的通信鏈路數(shù)目顯著減少、降低了網(wǎng)絡的通信消耗。
　?。?）針對二維水面稀疏廣闊通信能力弱、目標

3、易滲透及監(jiān)測概率低的問題，提出了基于虛擬晶格的水聲傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡的協(xié)同巡邏監(jiān)測算法。首先給出水面入侵檢測概率的概念，并采用Weibull（韋伯）分布描述入侵者到來隨時間變化的關系，基于虛擬晶格構建了簡單的VLMP弱柵欄覆蓋算法。進而以最小加權剛性圖為工具配合執(zhí)行器實現(xiàn)了協(xié)同傳感器監(jiān)測部署。最后通過仿真驗證了本文算法的有效性。
　?。?）考慮到三維水下環(huán)境惡劣、入侵目標外形多樣化且目標入侵方式和方向難以確定的情形，提出了基于虛擬